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蔗糖及甘蔗糖蜜发酵生产L-乳酸的研究

秦菊霞  
【摘要】: 本文根据育种理论,对现有菌株进行紫外诱变,选育出适合蔗糖和甘蔗糖蜜发酵生产L-乳酸的菌株。重点对发酵液组分的测定、菌种的诱变选育、突变菌株的种子培养基和发酵培养基以及培养条件、甘蔗糖蜜的处理方法进行了研究。 1.米根霉发酵生成乳酸的发酵过程中,还会生成诸如苹果酸、富马酸等副产物,所以研究快速、准确的测定发酵液中的各个组分是非常必要的,这样才可以及时、准确的监控发酵过程,控制产品的质量。本文研究了乳酸的高效液相色谱、顶空气相色谱测定乳酸的条件;以L-薄荷醇为衍生化试剂,研究了顶空气相色谱分离乳酸对映体的条件。 2.以中国工业微生物菌种保藏管理中心提供的米根霉Rhizopusoryzae3038为出发菌株,以蔗糖为碳源,其产L-乳酸量为79.18g/L;甘蔗糖蜜为碳源,其产L-乳酸量为31.53 g/L。经UV反复诱变处理,选育出适合蔗糖及甘蔗糖蜜的突变菌株,在蔗糖发酵培养基中产L-乳酸量为90.58g/L,比出发菌株提高了14%;在甘蔗糖蜜发酵培养基中产L-乳酸量为52.16g/L,比出发菌株提高了65%。 3.运用正交设计理论确定了蔗糖发酵的最佳种子培养基和甘蔗糖蜜发酵的最佳发酵培养基;运用响应曲面法确定了蔗糖发酵的最佳发酵培养基。采用单因素试验法确定了种子培养和发酵培养的培养条件。 (1)蔗糖发酵的最佳种子培养基为(g/L):葡萄糖60.0,尿素2.0,KH_2PO_40.2,MgSO_4·7H_2O 0.25,ZnSO_4·7H_2O 0.008。最适培养条件为:30℃,转速为200r/min,装液量为30mL/250mL三角瓶,一次性添加CaCO_310.0g/L,用以调节pH值,种子培养时间12h;蔗糖摇瓶发酵的最佳发酵培养基为(g/L):蔗糖150,尿素2.2,KH_2PO_4 0.6,MgSO_4·7H_2O 0.25,ZnSO_4·7H_2O 0.008,每瓶加蔗渣1.5g;最适发酵培养条件为:30℃,转速为200r/min,装液量为50mL/250mL三角瓶,添加CaCO_370.0g/L(外加),用以调节发酵液的pH值,接种量为10%。在最适条件下,突变菌株的摇瓶发酵L-乳酸的累积量可以达到114.97g/L。 (2)甘蔗糖蜜发酵最佳种子培养基为:初始糖浓度为50.0g/L的甘蔗糖蜜,NH_4NO_30.4g/L,ZnSO_4·7H_2O 0.008g/L。培养条件为:30℃,转速为200r/min,装液量为30mL/250mL三角瓶,一次性添加CaCO_310.0g/L,用以调节pH值,种子培养时间12h;甘蔗糖蜜发酵培养基为:初始糖浓度为80.0g/L的甘蔗糖蜜,NH_4NO_30.6g/L,ZnSO_4·7H_2O 0.008g/L,每瓶加蔗渣1.5g。最适发酵培养条件为:30℃,转速为200r/min,装液量为50mL/250mL三角瓶,CaCO_370.0g/L(外加),用以调节发酵液的pH值,接种量为10%。在最适条件下,突变菌株的摇瓶发酵L-乳酸的累积量可以达到69.76g/L。 4.因为甘蔗糖蜜成分复杂,杂质含量较高,有些有害的物质可以抑制米根霉发酵生产L-乳酸,所以必须对甘蔗糖蜜进行处理,选择适合甘蔗糖蜜米根霉发酵生产L-乳酸的处理方法,确定了本试验处理甘蔗糖蜜的方法:硫酸法+活性炭法+亚铁氰化钾法+NaHSO_3法,用该种方法处理的甘蔗糖蜜稀释后用来发酵,其L-乳酸产量由未处理时的52.34g/L提高到了61.88g/L,产量提高了18%左右。


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